DE2814794A1

DE2814794A1 - Electrostatic type accelerometer with digital output - has electrodes operating as restoring mechanism and signal generators in conjunction with pendulum

Info

Publication number: DE2814794A1
Application number: DE19782814794
Authority: DE
Inventors: Lincoln Stark Ferriss
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1978-04-05
Filing date: 1978-04-05
Publication date: 1979-10-18

Abstract

The accelerometer consists of a pendulum with a constriction allowing it to move from a datum position. The pendulum operates in conjunction with two capacitive electrodes whose function is to return it to its null position and to act as signal generators with it. The pendulum is entirely of conducting material and is located in a gas-tight space. A screen at the same potential as the pendulum reduces stray effects. The pendulum is connected to a differential amplifier whose output is fed to current sinks and switches coupled to the output switching logic. The generator circuit connected to the electrodes, drives the logic stage. A reference DC source with a clamp is connected to the non-inverting input of the amplifier.

Description

Elektrostatischer Beschleunigungsmesser Electrostatic accelerometer

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrostatischen Beschleunigungsmesser der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung. The invention relates to an electrostatic accelerometer the genus specified in the preamble of the main claim.

Nach dem Prinzip des Kraftausgleiches arbeiten viele Meßinstrumente, insbesondere auch Instrumente zur Messung einer Kraft, wozu Trägheitsmeßinstrumente, einschließlich Beschleunigungsmessern, zählen. Bei Beschleunigungsmessern stellt ein optischer, mechanischer oder elektrischer Positionssensor bzw. -geber jede Abweichung einer aufgehängten, seismischen Masse von einem Bezugspunkt oder einer Nullstellung fest, um ein entsprechendes Signal an einen Antrieb abzugeben, welcher auf die Hasse mit einer Gegenkraft einwirkt, um sie in die Null stellung zurdckzuführen. Many measuring instruments work according to the principle of force compensation, in particular also instruments for measuring a force, including inertial measuring instruments, including accelerometers. When it comes to accelerometers an optical, mechanical or electrical position sensor or transmitter any deviation a suspended seismic mass from a reference point or a zero position fixed in order to send a corresponding signal to a drive, which reacts to the hatred acts with a counterforce to bring it back to the zero position.

Es ist bereits ein elektrostatischer Beschleunigungsmesser bekannt, bei welchem die seismische Masse bzw. das Pendel mittels zweier gesondert erregter, kapazitiver Stellplatten bzw. -elektroden bewegt und in die Nullstellung zurückgeführt wird. Zusätzlich sind zwei gesonderte Geberplatten bzw. An electrostatic accelerometer is already known, in which the seismic mass or the pendulum by means of two separately excited, capacitive adjusting plates or electrodes moved and returned to the zero position will. In addition, two separate encoder plates or

-elektroden zur Feststellung des jeweiligen Ausschlagwinkels des Pendels vorgesehen. Ein elektrisch abgetrennter Abschnitt des Pendels muß mit einer sinusförmigen Erregerspannung beaufschlagt werden, welche bezüglich der Abgriffgeschwindigkeit bzw. -frequenz phasenstarr zu sein hat. Schließlich sind Geberverstärker und Differentialverstärker zur Verarbeitung des Geber-Signals erforderlich (US-PS 3 877 313).-electrodes to determine the respective deflection angle of the pendulum intended. An electrically isolated section of the pendulum must be sinusoidal Excitation voltage are applied, which with respect to the tap speed or frequency has to be phase-locked. After all, there are encoder amplifiers and differential amplifiers required for processing the encoder signal (US Pat. No. 3,877,313).

Nachteilig bei diesem Beschleunigungsmesser ist, daß zwei gesonderte Geberelektroden erforderlich sind, was das Plattieren der Elektroden verkompliziert und zwei zusätzliche elektrische Anschlüsse zum Beschleunigungsmesser nötig macht. The disadvantage of this accelerometer is that two separate Donor electrodes are required, which complicates the plating of the electrodes and requires two additional electrical connections to the accelerometer.

Darüber hinaus vermindert der für die Geberelektroden erforderliche Bereich den gesamten, zur Verfügung stehenden Bereich, so daß der für die Stellelektroden verfügbare Bereich begrenzt ist.It also reduces the amount required for the transmitter electrodes Area the entire available area, so that the area for the control electrodes available area is limited.

Weiterhin ist nachteilig, daß das Pendel als Verbundbauteil aus nicht leitender Keramik, plattiert in zwei verschiedenen Bereichen, ausgebildet sein muß, wo es auf die Stellelektroden bzw. die Geber-Erregerspannung anspricht. Da das Pendel im Bereich eines eingeschnürten, ein Biegegelenk bildenden Abschnittes metallisch ist, erfordert die Ausgestaltung als Verbundbauteil zwei elektrische Anschlüsse, welche außen zum Beschleunigungsmesser vorgesehen werden müssen, nämlich je einen Anschluß zu dem einen bzw. dem anderen plattierten Bereich. A further disadvantage is that the pendulum is not made as a composite component conductive ceramic, plated in two different areas, must be formed, where it responds to the control electrodes or the encoder excitation voltage. Because the pendulum metallic in the area of a constricted section forming a flexible joint is, the design as a composite component requires two electrical connections, which must be provided on the outside of the accelerometer, namely one each Connection to one or the other plated area.

Schließlich ist als nachteilig anzusehen, daß der den Geberelektroden gegenüberliegende Pendelabschnitt mit einer sinusförmigen Erregerspannung beaufschlagt werden muß, was zusätzliche elektronische Schaltungsteile zur Erzeugung der Erregerspannung erfordert und mit der Gefahr verbunden ist, daß die Erregerspannung bei Beaufschlagung des Pendels damit unerwünschte, auf das Pendel einwirkende Kräfte hervorruft, wodurch das Verhalten des Beschleunigungsmessers beeinträchtigt wird. Finally, it is to be regarded as disadvantageous that the transmitter electrodes opposite pendulum section acted upon with a sinusoidal excitation voltage must be what additional electronic circuit parts for generating the excitation voltage requires and is associated with the risk that the excitation voltage when the pendulum is acted upon, undesirable forces acting on the pendulum are thus produced causing the accelerometer to behave poorly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektrostatischen Beschleunigungsmesser der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung zu schaffen, bei welchem insbesondere die vorstehend genannten Nachteile behoben sind. The invention is therefore based on the object of an electrostatic Accelerometer of the type specified in the preamble of the main claim to create, in which in particular the disadvantages mentioned above are eliminated are.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Beschleunigungsmessers sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.This task is due in the characterizing part of the main claim specified features solved. Advantageous embodiments of the invention Accelerometers are characterized in the remaining claims.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Größe der Spannung an den Stellelektroden bei deren Aufladung von einer Konstantstromquelle her eine Information über die jeweilige Position des Pendels bezüglich der Nullstellung enthält. The invention is based on the knowledge that the size of the voltage on the control electrodes when they are charged from a constant current source Contains information about the respective position of the pendulum with respect to the zero position.

Der erfindungsgemäße, elektrostatische Beschleunigungsmesser weist daher nur ein einziges Paar von Elektroden auf, welche sowohl als Geber zur Feststellung des jeweiligen Pendelausschlages aus der Nullstellung und Abgabe eines entsprechenden Signals als auch zum Kraftausgleich dienen. Die beiden kapazitiven bzw. leitenden und jeweils an einen Kondensator angeschlossenen Stellelektroden sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des bei Beschleunigung entlang einer bestimmten MeRachse aus der Nullstellung auslenkbaren, vorzugsweise mit einem Biegegelenk versehenen Pendels angeordnet und mit einer Konstantstromquelle verbunden. Wenn sich das Pendel bei Beschleunigung aufgrund von Trägheitskräften aus der Nullstellung bewegt, dann wird der jeweilige Pendelausschlag aus der Nullstellung durch eine Erhöhung der Ladung an derjenigen Stellelektrode angezeigt, welche sich jeweils in größerer Nähe zum Pendel befindet. Es ist eine elektronische Schaltung vorgesehen, um die Richtung des jeweiligen Pendelausschlages aus der Nullstellung festzustellen und die entsprechende Stellelektrode zu aktivieren bzw. aufzuladen, so daß das Pendel in die Nullstellung zurückgeführt wird. The electrostatic accelerometer of the present invention has therefore only a single pair of electrodes, which both act as sensors for detection of the respective pendulum swing from the zero position and output of a corresponding one Signal as well as for force compensation. The two capacitive or conductive and control electrodes connected to a capacitor are on top of each other opposite sides of the when accelerating along a certain MeR axis deflectable from the zero position, preferably provided with a flexible joint Pendulum arranged and connected to a constant current source. When the pendulum moved from the zero position during acceleration due to inertial forces, then the respective pendulum deflection from the zero position is increased by increasing the Charge on that control electrode displayed which is each is in closer proximity to the pendulum. An electronic circuit is provided, to determine the direction of the respective pendulum swing from the zero position and to activate or charge the corresponding adjusting electrode, so that the pendulum is returned to the zero position.

Beim erfindungsgemäßen, elektrostatischen Beschleunigungsmesser ist also im Gegensatz zum Stande der Technik kein gesondertes Paar von Geberelektroden zur Feststellung des jeweiligen Pendelausschlages aus der Nullstellung erforderlich, da die beiden Stellelektroden zur Rückführung des Pendels in die Nullstellung zugleich auch zur Feststellung des jeweiligen Pendelausschlages aus der Nullstellung dienen. In the electrostatic accelerometer of the present invention, thus, in contrast to the prior art, no separate pair of transmitter electrodes required to determine the respective pendulum swing from the zero position, because the two adjusting electrodes for returning the pendulum to the zero position at the same time also serve to determine the respective pendulum swing from the zero position.

Darüber hinaus wird der Vorteil vermittelt, daß das Pendel als einheitliches Bauteil und leitend ausgebildet, also vollständig aus leitendem Material bestehen kann, so daß die mit der bekannten Ausgestaltung als Verbundbauteil verbundenen Plattierungsprobleme und Schwierigkeiten hinsichtlich der elektrischen Isolation von eitungen vermieden sind, ferner die gelenkige Anordnung des Pendels bzw. das Pendelgelenk verbessert ist. Schließlich ist durch den Wegfall einer sinusförmigen Erregerspannung auch die Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen, daß unerwünschte Kräfte auf das Pendel einwirken.In addition, the advantage is imparted that the pendulum as a unified Component and designed to be conductive, so consist entirely of conductive material can, so that associated with the known configuration as a composite component Plating problems and electrical insulation difficulties of ducts are avoided, furthermore the articulated arrangement of the pendulum or the Pendulum joint is improved. Finally, by eliminating a sinusoidal Excitation voltage also ruled out the likelihood of unwanted forces act on the pendulum.

Der erfindungsgemäße, elektrostatische Beschleunigungsmesser spricht digital an. Die erfindungsgemäße Kombination von Abgriff und Kraftausgleich bzw. Feststellung der Auslenkung eines beweglichen Gliedes bei Krafteinwirkung und Rückführung des Gliedes in die Nullstellung, also die Verwendung identischer Organe einerseits als Positionssensoren bzw. The electrostatic accelerometer of the present invention speaks digitally. The inventive combination of tapping and force compensation or Determination of the deflection of a movable member under the action of force and return of the limb in the zero position, i.e. the use of identical organs on the one hand as position sensors or

-geber und andererseits als Rückstellantrieb, welche auf dem Prinzip beruht, daß die Größe der Spannung an den Organen bzw. Stellelektroden bei Aufladung von einer Konstantstromquelle her eine Information über die jeweilige Position des Gliedes bezüglich der Nullstellung enthält, ist nicht auf elektrostatische Beschleunigungsmesser mit einem Pendel oder einer anderen seismischen Hasse beschränkt. Vielmehr sind auch andere Anwendungen möglich.encoder and on the other hand as a reset drive, which on the principle is based on the fact that the size of the voltage on the organs or control electrodes when charged from a constant current source information about the respective position of the Term related to zeroing is not based on electrostatic accelerometers confined to a pendulum or some other seismic hatred. Rather are other applications are also possible.

Nachstehend ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen, elektrostatischen Beschleunigungsmessers anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild; Fig. 2 schematisch eine Seitenansicht des Pendels und der beiden Stellelektroden; Fig. 3 ein Blockschaltbild der Geberschaltung sowie der Schaltlogik; und Fig. 4 eine Tabelle zur Veranschaulichung der Schaltfunktion der Schaltlogik. Below is an embodiment of the electrostatic of the present invention Accelerometer described with reference to the drawing, for example. Show in it: Fig. 1 is a block diagram; Fig. 2 schematically shows a side view of the pendulum and of the two adjusting electrodes; Fig. 3 is a block diagram of the transmitter circuit and the switching logic; and FIG. 4 shows a table to illustrate the switching function the switching logic.

Gemäß Fig. 1 weist der Beschleunigungsmesser vier wesentliche, mit der elektronischen Schaltung über äußere Stifte verbundene Bestandteile auf, nämlich ein Pendel 10, zwei kapazitive Stellelektroden 11 und 12 sowie eine Schutzelektrode 13. Das Pendel 10 besteht vollständig aus leitendem Material und ist mit einer Einschnürung versehen, welche ein Biegegelenk 14 zur Ermöglichung der Bewegungen des Pendels 10 bildet, so daß das in einem gasdichten Raum angeordnete Pendel 10 bei einer Beschleunigung entlang einer bestimmten Meßachse aus der Nullstellung gemäß Fig. 1 und 3 auslenkbar ist. Die beiden Stellelektroden 11 und 12 sind auf der besagten Meßachse beiderseits des Pendels 10 angeordnet, und zwar an dessen dem Biegegelenk 14 abgewandtem Ende. According to FIG. 1, the accelerometer has four main features the electronic circuit via external pins connected components, namely a pendulum 10, two capacitive adjusting electrodes 11 and 12 and a protective electrode 13. The pendulum 10 is made entirely of conductive material and is constricted provided, which has a flexible joint 14 to enable the movements of the pendulum 10 forms, so that the pendulum 10, which is arranged in a gas-tight space, is accelerated along a specific measuring axis from the zero position according to FIGS. 1 and 3 deflectable is. The two adjusting electrodes 11 and 12 are on both sides of said measuring axis of the pendulum 10 arranged, namely at its end facing away from the flexible joint 14.

Wie aus Fig. 1 weiterhin ersichtlich, sind die beiden Stellelektroden 11 und 12 jeweils mit einer Geberschaltung 16 verbunden, welcher eine Schaltlogik 17 nachgeschaltet ist, die zwei gesteuerte Stromsenken und Schalter 18 sowie 19 steuert. Eine von einer Präzisionsgleichspannungsquelle gebildete Bezugsgleichspannungsquelle 20, welche eine Gleichspannung von etwa 7 Volt liefert, ist an den positiven Eingang eines Fehler- bzw. Differentialverstärkers 23 angeschlossen, dessen negativer Eingang mit dem Pendel 10 verbunden ist. Jede Stellelektrode 11 bzw. 12 steht mit einer Konstantstromquelle 21 bzw. 21' in Verbindung, und zwischen dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 23 sowie Erde liegt ein Stromabzweigwiderstand 22. As can also be seen from FIG. 1, the two control electrodes are 11 and 12 each connected to a transmitter circuit 16, which has a switching logic 17 is connected downstream, the two controlled current sinks and switches 18 and 19 controls. A DC reference voltage source formed by a precision DC voltage source 20, which supplies a DC voltage of about 7 volts, is at the positive input an error or differential amplifier 23 is connected, the negative input of which is connected to the pendulum 10. Each adjusting electrode 11 or 12 is provided with a Constant current source 21 or 21 'in connection, and between the negative input A branch resistor 22 is connected to the differential amplifier 23 and to ground.

Eine Halte- bzw. Klemmniveauschaltung 24 liegt an Erde, wird mit der Bezugsgleichspannung der Bezugsgleichspannungsquelle 20 beaufschlagt und ist ausgangsseitig an die beiden gesteuerten Stromsenken und Schalter 18 sowie 19 angeschlossen, welche eingangsseitig weiterhin mit dem Ausgang des Differentialverstärkers 23 verbunden sind. Eine Kompensationsschaltung 25 ist eingangsseitig an die Schaltlogik 17 sowie die Leitungen von den Stellelektroden 11 und 12 zur Geberschaltung 16 angeschlossen, womit auch die gesteuerten Stromsenken und Schalter 18 sowie 19 verbunden sind. Ausgangsseitig steht die Kompensationsschaltung 25 mit der Leitung zwischen dem Pendel 10 und dem Stromabzweigwiderstand 22 bzw. dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 23 in Verbindung. A holding or clamping level circuit 24 is connected to earth the DC reference voltage of the DC reference voltage source 20 is applied and is connected on the output side to the two controlled current sinks and switches 18 and 19, which on the input side continue to be connected to the output of the differential amplifier 23 are. A compensation circuit 25 is on the input side to the switching logic 17 as well the lines from the control electrodes 11 and 12 to the transmitter circuit 16 are connected, with which the controlled current sinks and switches 18 and 19 are connected. On the output side, the compensation circuit 25 is connected to the line between the Pendulum 10 and the branch resistor 22 or the negative input of the differential amplifier 23 in connection.

Die Richtung des jeweiligen Ausschlages des Pendels 10 bezüglich der Nullstellung wird periodisch bei der Abtastfrequenz festgestellt, indem in der Geberschaltung 16 die gedämpften Potentiale an den Stellelektroden 11 und 12 mit einer Bezugsgleichspannung verglichen werden. Je nach dem, ob das Pendel 10 der Stellelektrode 11 oder der Stellelektrode 12 näher ist, wählt die Schaltlogik 17 die gesteuerte Stromsenke und den Schalter 18 bzw. die gesteuerte Stromsenke und den Schalter 19 aus, um während der nächsten Ladeperiode aktiv zu sein und das Pendel 10 zurück in die Nullstellung zu bewegen. The direction of the respective deflection of the pendulum 10 with respect to the zero position is periodically determined at the sampling frequency by adding in the Transmitter circuit 16, the attenuated potentials at the control electrodes 11 and 12 with be compared to a reference DC voltage. Depending on whether the pendulum is 10 the The control electrode 11 or the control electrode 12 is closer, the switching logic 17 selects the controlled current sink and the switch 18 or the controlled current sink and switch 19 off to be active during the next charging period and the pendulum 10 to move back to the zero position.

Die Schaltlogik 17 wird mit zeitlich genau gesteuerten Taktimpulsen von einem Rechner her beaufschlagt und gewährleistet aufeinanderfolgende Ausgangs- und Ladeperioden, deren jeweilige Dauer durch die Taktimpulse bestimmt ist, und zwar dauert jede Ausgangsperiode so lange, wie der jeweilige Taktimpuls sich auf hohem Niveau befindet, und jede Ladeperiode so lange, wie der jeweilige Taktimpuls sich auf niedrigem Niveau befindet. Während der Ausgangsperiode vor der folgenden Ladeperiode wird diejenige Stellelektrode 11 bzw. 12, welche zuvor aktiv war und auf ein Potential in der Größenordnung von 400 Volt aufgeladen worden ist, mittels der gesteuerten Stromsenke und des Schalters 18 bzw. 19 entladen, welche sich dann beide im Schalterbetrieb befinden. Die Ausgangsperiode dauert etwa 6/u sec. Während derselben werden alle elektrischen Schaltungselemente des Beschleunigungsmessers auf die von der Bezugsgleichspannungsquelle 20 gelieferte Bezugsgleichspannung von etwa 7 Volt gebracht, so daß alle diese Schaltungselemente in einen Ausgangszustand versetzt werden, bei welchem die gegenseitige Potentialdifferenz gleich Null ist. The switching logic 17 is with precisely timed clock pulses acted upon by a computer and ensures successive output and charging periods, the respective duration of which is determined by the clock pulses, and each output period lasts as long as the respective clock pulse occurs high level, and each charging period as long as the respective clock pulse is at a low level. During the initial period before the next The charging period is that control electrode 11 or 12, which was previously active and has been charged to a potential of the order of 400 volts, by means of the controlled current sink and the switch 18 and 19 discharged, which then both are in switch mode. The output period lasts about 6 / u sec. During the same become all of the electrical circuit elements of the accelerometer to the DC reference voltage supplied by the DC reference voltage source 20 of brought about 7 volts, so that all of these circuit elements are in an initial state are offset, in which the mutual potential difference is equal to zero.

Zu Beginn der Ladeperiode steuert die Schaltlogik 17 die gesteuerte Stromsenke und den Schalter 18 bzw. 19 derjenigen Stellelektrode 11 bzw. 12, welche aktiviert und somit aufgeladen werden soll, vom Schalterbetrieb in den Steuerbetrieb, wobei die jeweils andere, gesteuerte Stromsenke und der Schalter 19 bzw. 18 im Schalterbetrieb bleibt. Die betreffende Stellelektrode 11 bzw. 12 beginnt sich also auf zuladen, und zwar von der zugehörigen Konstantstromquelle 21 bzw. 21' her. Der Aufladungsweg ist durch den von der aktiven Stellelektrode 11 bzw. 12 und dem Pendel 10 gebildeten Kondensator sowie durch den Stromabzweigwiderstand 22 hindurch zu Erde gegeben und bewirkt einen Spannungsabfall gleich dem Produkt aus dem Elektrodenverschiebungsstrom und der Größe des Widerstandes 22. An den Eingängen des Fehler-bzw. Differentialverstärkers 23 wird die Größe des Spannungsabfalles am negativen Eingang mit der Bezugsgleichspannung von etwa 7 Volt am positiven Eingang verglichen, und die Differenz zwischen den beiden Eingängen zum Fehler- bzw. Differentialverstärker 23 ist gleich Null. Auf diese Weise wird der Elektrodenverschiebungsstrom konstant und gleich dem Quotienten aus der Bezugsgleichspannung und dem Wert des Widerstandes 22 gehalten. Da sowohl die Bezugsgleichspannung als auch der Widerstand 22 zeitlich sehr stabil und auch sehr temperaturstabil sind, bleibt auch der Elektrodenverschiebungsstrom sehr konstant. At the beginning of the charging period, the switching logic 17 controls the controlled one Current sink and the switch 18 or 19 of that control electrode 11 or 12, which activated and thus to be charged, from switch mode to control mode, the other controlled current sink and the switch 19 or 18 in switch mode remain. The relevant control electrode 11 or 12 therefore begins to charge, from the associated constant current source 21 or 21 '. The way of charging is formed by the active control electrode 11 or 12 and the pendulum 10 Capacitor and given through the branch resistor 22 through to earth and causes a voltage drop equal to the product of the electrode displacement current and the size of the resistor 22. At the inputs of the error or. Differential amplifier 23 becomes the size of the voltage drop at the negative input with the DC reference voltage of about 7 volts at the positive input, and the difference between the both inputs to the error or differential amplifier 23 is equal to zero. on in this way, the electrode displacement current becomes constant and equal to the quotient from the DC reference voltage and the value of the resistor 22 held. As both the DC reference voltage and the resistor 22 are also very stable over time are very temperature stable, the electrode displacement current also remains very constant.

Wichtig ist, daß nur der Verschiebungsstrom der aktiven Stellelektrode 11 bzw. 12 im Widerstand 22 fließt. It is important that only the displacement current of the active control electrode 11 or 12 in resistor 22 flows.

Dies erfordert eine hohe Isolation zwischen den zu den Stellelektroden 11 und 12 führenden Leitungen einerseits und der zum Pendel 10 führenden Leitung andererseits. Eine wirksame Isolation kann dabei nicht allein durch eine Trennung Zustand de gebracht werden, so daß eine sehr wirksame Abschirmung und ein sehr effektiver Schutz angewendet werden müssen. Dazu dient die Schutzelektrode 13 innerhalb des Beschleunigungsmessers, welche auf der Bezugsgleichspannung gehalten wird.This requires a high level of insulation between the control electrodes 11 and 12 leading lines on the one hand and the line leading to the pendulum 10 on the other hand. Effective isolation cannot be achieved through separation alone State de be brought, so that a very effective shielding and a very effective protection must be applied. The protective electrode is used for this 13 inside the accelerometer, which is held at the DC reference voltage will.

Da das Pendel 10 und die Schutzelektrode 13 als inaktive Elektroden auf gleichem Potential gehalten sind, fließt kein Strom zwischen ihnen. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der das Pendel 10 verlassende Strom tatsächlich allein der Verschiebungsstrom ist.Since the pendulum 10 and the protective electrode 13 as inactive electrodes are kept at the same potential, no current flows between them. To this This ensures that the current leaving the pendulum 10 is actually alone is the displacement current.

In der elektronischen Schaltung müssen ebenfalls aimliche Maßnahmen getroffen werden. Wünschenswert ist es, wenn derjenige Teil der Schaltung, welcher der mit dem Pendel 10 verbundenen Leitung zugeordnet ist, dem Gerät nahe oder als Teil des Geräts angeordnet und von der übrigen Schaltung gut abgeschirmt wird. Targeted measures must also be taken in the electronic circuit to be hit. It is desirable if that part of the circuit which associated with the line connected to the pendulum 10, near the device or as Part of the device is arranged and well shielded from the rest of the circuit.

Wenn die aktive Stellelektrode 11 bzw. 12 sich auflädt, dann steigt die Spannung an der Stellelektrode 11 bzw. When the active control electrode 11 or 12 is charged, then increases the voltage at the control electrode 11 or

12 sägezahnförmig an. Würde das Pendel 10 mechanisch in der Nullstellung gehalten, dann würde die Spannung an der Stellelektrode 11 bzw. 12 vollkommen sägezahnförmig mit konstanter Steigung bis auf einen Spitzenwert gerade vor Beginn der folgenden Ausgangsperiode ansteigen. Da sich das Pendel 10 bewegt und demzufolge die der jeweils aktiven Stellelektrode 11 bzw. 12 zugeordnete Kapazität ändert, wächst die Elektrodenspannung auf einen Spitzenwert kleiner bzw. größer als derjenige an, welcher bei in Nullstellung festgehaltenem Pendel 10 erreicht werden würde, je nach dem, ob das Pendel 10 der jeweils aktiven Stellelektrode 11 bzw. 12 näher oder entfernter davon ist.12 sawtooth. The pendulum 10 would be mechanically in the zero position held, then the voltage on the control electrode 11 or 12 would be completely sawtooth with a constant slope up to a peak just before the beginning of the next Increase output period. Since the pendulum 10 moves and consequently that of each active control electrode 11 or 12 associated capacitance changes, the electrode voltage increases to a peak value smaller or larger than that which is in the zero position Fixed pendulum 10 would be reached, depending on whether the pendulum 10 of the each active control electrode 11 or 12 is closer or further away from it.

Die Geberschaltung 16 benutzt die Größe der besagten Elektrodenspannung zur Bestimmung dessen, auf welcher Seite von der Nullstellung das Pendel 10 sich jeweils gerade befindet. Diese Information bzw. ein entsprechendes Signal wird an die Schaltlogik 17 abgegeben, welche diejenige Stellelektrode 11 bzw. 12 auswählt, die während der nächsten Ladeperiode aktiv sein bzw. aufgeladen werden soll. Die Schaltlogik 17 gibt weiterhin an den nicht dargestellten Rechner, von dem sie erwähntermaßen Taktimpulse empfängt, Geschwindigkeitsinkrementimpulse +V V ab. The sensor circuit 16 uses the size of said electrode voltage to determine which side is on from the zero position that Pendulum 10 is currently in each case. This information or a corresponding one The signal is sent to the switching logic 17 which controls that control electrode 11 or 12 selects which will be active or charged during the next charging period shall be. The switching logic 17 continues to give to the computer, not shown, from which it receives clock pulses as mentioned, speed increment pulses + V V from.

Die Halte- bzw. Klemmniveauschaltung 24 hebt die Bezugsgleichspannung der an Erde liegenden und ausgangsseitig erwähntermaßen auch mit der Schutzelektrode 13 verbundenen Bezugsgleichspannungsquelle 20 um den Spannungsabfall einer in Durchlaßrichtung vorgespannten Diode an. Beim Versetzen der Stellelektroden 11 und 12 in den Ausgangszustand während der Ausgangsperiode werden mit der Halte- bzw. Klemmniveauschaltung 24 verbundene Reihenspeisedioden so verwendet, daß das gesamte Stellelektrodeninitialisierungspotential demjenigen der Bezugsgleichspannungsquelle 20 allein gleich ist. The holding or clamping level circuit 24 raises the DC reference voltage the one connected to earth and, as mentioned on the output side, also with the protective electrode 13 connected reference DC voltage source 20 by the voltage drop in the forward direction biased diode. When setting the control electrodes 11 and 12 in the initial state During the output period, the clamp level circuit 24 is connected Series supply diodes are used so that the entire control electrode initialization potential that of the DC reference voltage source 20 alone is the same.

Die Kompensationsschaltung 25 dient dazu, Kompensationsströme in die Steuerschleife elektronisch einzuführen. The compensation circuit 25 is used to compensate currents in to introduce the control loop electronically.

Fig. 2 veranschaulicht insbesondere, daß bei der Erfindung von demjenigen physikalischen Prinzip Gebrauch gemacht ist, wonach sich bei einem Kondensator mit der Kapazität C für eine konstante Ladung Q die Spannung V bei veränderlicher Kapazität C umgekehrt proportional verändert, nämlich gemäß der Gleichung V = QJC. Fig. 2 particularly illustrates that in the invention of that physical principle is made use of, according to which in a capacitor with the capacitance C for a constant charge Q is the voltage V with a variable capacitance C changed inversely proportionally, namely according to the equation V = QJC.

Im Falle der Pendelpositionsfeststellung beim geschilderten und dargestellten, elektrostatischen Beschleunigungsmesser stellen die Stellelektroden 11 und 12 jeweils eine Platte eines Kondensators mit variabler Kapazität dar, dessen andere Platte das Pendel 10 ist. Das trennende, dielektrische Medium ist das Vakuum oder ein die besagten Platten trennendes Strömungsmittel. Die Kapazitäten der beiden erwähnten Kondensatoren verändern sich hinsichtlich ihrer Größe mit der Veränderung des Abstandes zwischen Pendel 10 und der jeweiligen Stellelektrode 11 bzw. 12 aufgrund Bewegungen des Pendels 10 infolge von Trägheitskräften bzw. elektrostatischen Kräften. Die Ladung wächst mit der Zeit, weil eine Stromquelle 21 bzw. 21' in Reihe mit dem einen bzw. anderen Kondensator geschaltet wird. In the case of the pendulum position determination with the described and illustrated, electrostatic accelerometers provide the actuating electrodes 11 and 12, respectively one Plate of a capacitor with variable capacitance, the other plate of which is the Pendulum 10 is. The separating, dielectric medium is the vacuum or one of the aforementioned Fluid separating plates. The capacities of the two capacitors mentioned change in size with the change in the distance between Pendulum 10 and the respective control electrode 11 or 12 due to movements of the pendulum 10 due to inertial forces or electrostatic forces. The charge grows with time, because a current source 21 or 21 'in series with one or the other Capacitor is switched.

Die veränderlichen Kapazitäten 011 und C12 der beiden von der Stellelektrode 11 bzw. 12 und dem Pendel 10 gebildeten Kondensatoren lassen sich gemäß Fig. 2 durch Integration der Elementarkapazität dC11 = & . W . dl/(go - 1 . sin @) bzw. The variable capacitances 011 and C12 of the two from the control electrode 11 or 12 and the pendulum 10 formed capacitors can according to FIG. 2 through Integration of the elementary capacitance dC11 = &. W. dl / (go - 1. sin @) respectively.

d012 = E . W . dl/(go + 1 . sin @) eines Elementarkondensatorstreifens des einen bzw. des anderen Kondensators zwischen den Grenzen 11 und 12 berechnen, was mit L = 12 - 11 und unter Berücksichtigung dessen, daß die Reihenentwicklung der Funktion ln (1 + x) = x - x2/2 + x3/3 - ... ist und somit in erster Näherung: ln (1 + x) = x gilt, zu den folgenden, unter Vernachlässigung von Randeffekten exakten Ausdrücken führt: Dabei bedeuten g die Dielektrizitätskonstante des Mediums zwischen Stellelektrode 11 bzw. 12 und Pendel 10, W die Breite von Stellelektrode 11 bzw. 12 und Pendel 10 senkrecht zur Zeichnungsfläche von Fig. 2, gO den Abstand zwischen Stellelektrode 11 bzw. 12 und Pendel 10 in dessen Nullstellung und # den jeweiligen Pendelausschlagwinkel, während 1, 11 und 12 die in Fig. 2 angegebene Bedeutung haben.d012 = E. W. Calculate dl / (go + 1. sin @) of an elementary capacitor strip of one or the other capacitor between the limits 11 and 12, which with L = 12 - 11 and taking into account that the series expansion of the function ln (1 + x) = x - x2 / 2 + x3 / 3 - ... is and therefore in a first approximation: ln (1 + x) = x applies, leads to the following expressions which are exact, neglecting edge effects: Here, g is the dielectric constant of the medium between setting electrode 11 or 12 and pendulum 10, W is the width of setting electrode 11 or 12 and pendulum 10 perpendicular to the drawing area of FIG. 2, gO is the distance between setting electrode 11 or 12 and pendulum 10 in its zero position and # the respective pendulum deflection angle, while 1, 11 and 12 have the meaning given in FIG.

Für # Q = 0ist C11 = C12 = Co =t.W.L/gO. Für den Winkel 8F beim größtmöglichen Ausschlag des Pendels 10 gilt angenähert: sin #F = go/l1, so daß gO = l1.sin#F. Damit und unter Berücksichtigung dessen, daß für kleine Winkel der Sinus dem jeweiligen Winkel selbst im wesentlichen entspricht, ergibt sich: C11 = CO / (1 - @/@F),und C12 = Co / (1 + #/#F). For # Q = 0, C11 = C12 = Co = t.W.L / gO. For the angle 8F at the largest possible The deflection of the pendulum 10 applies approximately: sin #F = go / l1, so that gO = l1.sin # F. With this and taking into account that for small angles the sine corresponds to the respective Angle itself essentially corresponds, we get: C11 = CO / (1 - @ / @ F), and C12 = Co / (1 + # / # F).

Im Betrieb werden die beiden Kondensatoren mit der Kapazität C11 bzw. C12 jeweils wahrend einer bestimmten Zeitspanne T5 mit einem Ladestrom I=VR/RS beaufschlagt, infolge der Wirkung der Kraftausgleichstromsteuerschleife. In operation, the two capacitors with the capacitance C11 or C12 in each case during a certain period of time T5 with a charging current I = VR / RS applied, due to the effect of the force equalizing current control loop.

Am Ende jeder Ladeperiode weist die jeweils aktive Stellelektrode 11 bzw. 12 gegenüber dem Pendel 10 das Potential V11 = I . TS/C11 bzw. V12 = I . TS/C12 auf. Mit I . TS = Q (während der jeweiligen Ladeperiode akkumulierte Ladung) ergibt sich: und Wenn das Pendel 10 in der Nullstellung gehalten bleibt, also # = 0, dann wächst das jeweilige Potential V11 bzw. V12 auf wo = Q/Co, so daß gilt: V11 = Vo - (1 - #/#F), und V12 = Vo . (1 + Differentiation der Potentiale V11 und V12 nach dem Winkel e, um welchen das Pendel 10 ausschlägt, ergibt den Skalenfaktor bzw. die Empfindlichkeit der Geber: dV11/d# = - Vo/@F dV12/d# = + Vo/#F.At the end of each charging period, the respective active control electrode 11 or 12 has the potential V11 = I with respect to the pendulum 10. TS / C11 or V12 = I. TS / C12 on. With I. TS = Q (charge accumulated during the respective charging period) results in: and if the pendulum 10 remains in the zero position, ie # = 0, then the respective potential V11 or V12 increases to wo = Q / Co, so that the following applies: V11 = Vo - (1 - # / # F), and V12 = Vo. (1 + differentiation of the potentials V11 and V12 according to the angle e by which the pendulum 10 swings, results in the scale factor or the sensitivity of the encoder: dV11 / d # = - Vo / @ F dV12 / d # = + Vo / # F.

Durch Vergleich des jeweiligen, gegebenenfalls gedämpften Potentials V11 bzw. V12 mit dem, ebenfalls gegebenenfalls gedämpften, Potential V0 wird die jeweilige Position des Pendels 10 hinsichtlich Ausschlagamplitude und -richtung bestimmt. By comparing the respective, possibly attenuated potential V11 or V12 with the potential V0, which may also be attenuated, becomes the respective position of the pendulum 10 in terms of deflection amplitude and direction certainly.

Gemäß Fig. 3 sind die beiden leitenden Stellelektroden 11 und 12 jeweils an einen Kondensator mit der Kapazität CI bzw. C2 angeschlossen, welche beiden Kondensatoren über eine gemeinsame Dämpfungsstrecke mit der Kapazität CF sowie den Widerständen R1 und R2 mit dem negativen Eingang eines Komparators 30 verbunden sind. Der Komparator 30 ist ausgangsseitig mit einem Eingang eines exklusiven NOR-Gatters verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang D eines Flip-Flops 31 in Verbindung steht. Ein zweiter Eingang CP desselben wird mit den Taktimpulsen des erwähnten, nicht dargestellten Rechners beaufschlagt, während an die beiden Ausgänge Q und Q mehrere NOR-Gatter angeschlossen sind, denen jeweils ein Puffer-Inverter nachgeschaltet ist. According to FIG. 3, the two conductive control electrodes 11 and 12 are each connected to a capacitor with the capacitance CI or C2, which two capacitors via a common attenuation path with the capacitance CF. and the resistors R1 and R2 to the negative input of a comparator 30 are connected. The comparator 30 is on the output side with an input of an exclusive NOR gate connected, the output of which is connected to the input D of a flip-flop 31 stands. A second input CP of the same is with the clock pulses of the mentioned, not shown, applied to the computer, while at the two outputs Q and Q several NOR gates are connected, each of which is followed by a buffer inverter is.

Die erwähnten Taktimpulse gehen auch den beiden in Fig. 3 oberen, an den Ausgang Q bzw. Q des Flip-Flops 31 angeschlossenen NOR-Gattern zu, ferner den beiden in Fig. 3 mittleren Gattern, welche ebenfalls jeweils an den Ausgang Q bzw. Q des Flip-Flops 31 angeschlossen sind und über den zugehörigen Puffer-Inverter die erwähnten Geschwindigkeitsinkrementimpulse + L V bzw. -LV liefern. The mentioned clock pulses also go to the two upper ones in Fig. 3, NOR gates connected to the output Q or Q of the flip-flop 31, furthermore the two gates in the middle in FIG. 3, which are also each connected to the output Q and Q of the flip-flop 31 are connected and via the associated buffer inverter deliver the mentioned speed increment pulses + L V or -LV.

Die beiden in Fig. 3 oberen NOR-Gatter geben jeweils über den zugehörigen Puffer-Inverter ein logisches Signal CR1 bzw. CR2 zur Steuerung der Aktivität der Stellelektrode 11 bzw. 12 ab. Befindet sich das jeweilige Signal CR1 bzw. CR2 auf niedrigem Niveau, dann ist die zugehörige Stellelektrode 11 bzw. 12 aktiv, während sie andernfalls inaktiv ist. Gemäß Fig. 3 befindet sich das Signal CR2 auf niedrigem Niveau, so daß die Stellelektrode 12 aktiv ist und der Kondensator C2 von der Stromquelle 21' her aufgeladen wird, während das Signal CR1 sich auf hohem Niveau befindet, so daß die Stellelektrode 11 an Erde liegt, die Stromquelle 21 kurzgeschlossen ist und der Kondensator C1 sich nicht aufladen kann. The two upper NOR gates in FIG. 3 each give over the associated Buffer inverter a logic signal CR1 or CR2 to control the activity of the Adjusting electrode 11 or 12. If the respective signal CR1 or CR2 is on low level, then the associated control electrode is 11 or 12 active while otherwise inactive. According to Fig. 3 is the signal CR2 at a low level, so that the control electrode 12 is active and the capacitor C2 is charged from the current source 21 ', while the signal CR1 is on is high level, so that the control electrode 11 is connected to earth, the power source 21 is short-circuited and the capacitor C1 cannot charge.

Das Flip-Flop 31 bestimmt, welchen der beiden möglichen, logischen Zustände jedes der beiden Signale CR1 und CR2 annimmt, und zwar gemaß der logischen Gleichung CR1 = Q +CP bzw. CR2 = Q + CP. Demzufolge ist der logische Zustand jedes Signals CR1 bzw. CR2 während jeder Ladeperiode (logisches Signal am Eingang CP entsprechend einer logischen "0") durch den logischen Zustand des Signals am Ausgang Q bzw. Q des Flip-Flops 31 definiert, so daß die Stellelektrode 11 dann aktiv ist, wenn das logische Signal am Ausgang Q einer logischen "1" und das Signal am Ausgang Q einer logischen "0" entspricht, während die Stellelektrode 12 aktiv ist, wenn das Signal am Ausgang Q einer logischen "0" und das Signal am Ausgang Q einer logischen "1" entspricht. Während jeder Ausgangsperiode, wenn also das Signal am Eingang CP einer logischen "1" entspricht, befinden sich beide logischen Signale CR1 und CR2 jeweils auf hohem Niveau, und zwar unabhängig vom logischen Zustand des Signals am Ausgang Q sowie Q des Flip-Flops 31. The flip-flop 31 determines which of the two possible logical ones Assumes states of each of the two signals CR1 and CR2, according to the logical Equation CR1 = Q + CP or CR2 = Q + CP. As a result, the logic state is everyone Signal CR1 or CR2 during each charging period (logical signal at input CP accordingly a logic "0") by the logic state of the signal at output Q or Q of the flip-flop 31 so that the control electrode 11 is active when the logical signal at output Q a logical "1" and the signal at output Q a corresponds to logical "0", while the control electrode 12 is active when the signal at output Q a logical "0" and the signal at output Q a logical "1" is equivalent to. During each output period, i.e. when the signal at input CP is a corresponds to logic "1", there are both logic signals CR1 and CR2, respectively at a high level, regardless of the logic state of the signal at the output Q and Q of the flip-flop 31.

Gemäß der folgenden Tabelle I sind am Ende jeder Ladeperiode vier Zustände I bis IV möglich. Zustand Pendel- Während der jewei-(Während der näch- ausschlag- ligen Ladeperiode sten Ladeperiode winkel @ aktive zu aktivierende , Stellelektrode t Stellelektrode I # O 11 11 II II > O 11 12 III O 12 11 IV > O 12 12 Aus Tabelle I geht hervor, daß die vier Zustände I bis IV sich durch den Pendelausschlagwinkel # # und und die während der jeweiligen Ladeperiode aktiv gewesene Stellelektrode 11 bzw. 12 voneinander unterscheiden. Ebenfalls in Tabelle I angegeben ist für jeden der Zustande I bis IV die während der nächsten Ladeperiode zur Rückführung des Pendels 10 in die Nullstellung jeweils zu aktivierende Stellelektrode 11 bzw. 12.According to the following table I, four states I to IV are possible at the end of each charging period. State pendulum During the respective (during the next decisive charging period most charging period winkel @ active to be activated , Control electrode t control electrode I # O 11 11 II II> O 11 12 III O 12 11 IV> O 12 12 From Table I it can be seen that the four states I to IV differ from one another by the pendulum deflection angle # # and the adjusting electrode 11 or 12 which was active during the respective charging period. Table I also shows for each of the states I to IV the control electrode 11 or 12 to be activated during the next charging period to return the pendulum 10 to the zero position.

Am Ende der erwähnten Dampfungsstrecke erscheint eine Spannung KV, welche ein gedämpftes Abbild der Spannung an der jeweils aktiven Stellelektrode 11 bzw. 12 darstellt, wobei für den Dämpfungsfaktor K gilt: E1 = C1R2/CBR1 bzw. K2 = C2R2/CBR1. Der Dämpfungsfaktor K ist etwa gleich 0,01, was einen sägezahnförmigen Spannungsverlauf mit einer Spitzenamplitude von etwa 4 Volt bewirkt. Die Spannung mit diesem sägezahnförmigen Verlauf wird dem invertierenden Eingang des Komparators 30 zugeführt, um mit einer Gleichspannung KVo verglichen zu werden, wobei Vo denjenigen Spitzenwert darstellt, bis auf welchen die Spannung an jeder Stellelektrode 11 bzw. 12 ansteigen wird, wenn das Wendel 10 in der Nullstellung festgehalten und somit der Fendelausschlagwinkel 8 = O ware. Mit der Bezugsgleichspannung KVo wird der nicht invertierende Eingang des Komparators 30 beaufschlagt. At the end of the damping path mentioned, a voltage KV appears, which is an attenuated image of the voltage at the respective active control electrode 11 or 12, where the following applies to the damping factor K: E1 = C1R2 / CBR1 or K2 = C2R2 / CBR1. The damping factor K is roughly equal to 0.01, which is sawtooth-shaped Caused voltage curve with a peak amplitude of about 4 volts. The voltage with this sawtooth-shaped curve becomes the inverting input of the comparator 30 to be compared with a DC voltage KVo, Vo being those Represents peak value, up to which the voltage at each control electrode 11 or 12 will increase when the helix 10 is held in the zero position and thus the fender deflection angle would be 8 = O. With the DC reference voltage KVo the non-inverting input of the comparator 30 is applied.

Der Komparator 30 gibt ein logisches Signal P an einen Eingang des folgenden, exklusiven NOR-Gatters ab, welches einer logischen "1" entspricht, solange die zugeführte Spannung KV kleiner als die Bezugsgleichspannung KVo ist, was dann der Fall ist, wenn das Pendel 10 der jeweils aktiven Stellelektrode 11 bzw. 12 einer als der jeweils geerdeten Stellelektrode 12 bzw. 11 ist. The comparator 30 outputs a logic signal P to an input of the following, exclusive NOR gate, which corresponds to a logical "1", as long as the supplied voltage KV is less than the DC reference voltage KVo, what then is the case when the pendulum 10 of the respectively active control electrode 11 or 12 one than the respectively grounded adjusting electrode 12 or 11.

Dies bedeutet, das das vom Komparator 30 abgegebene Signal r der logischen Gleichung P = QE + @(P = % 6 + Q r.) entspricht, wobei 0 eine logische Variable darstellt, für welche gilt: # = "1", wenn der Pendelausschlagwinkel 0> 0, und 0 = "O", wenn der Pendelausschlagwinkel G # 0. This means that the signal output by the comparator 30 r the logical equation P = QE + @ (P =% 6 + Q r.), where 0 is a logical Represents the variable for which the following applies: # = "1", if the pendulum deflection angle is 0> 0, and 0 = "O" when the pendulum swing angle is G # 0.

Ist also beispielsweise bei einer Ladeperiode die Stellelektrode 11 aktiv gewesen (Q = "1"; Q = "O") und das Pendel 10 nahe dieser Stellelektrode 11, dann ist P = flIlt (p = während dann, wenn in diesem Fall das Pendel 10 der Stellelektrode 11 fern ist, P = "O" (P = "1"). Dasselbe gilt analog für den Fall der aktiven Stellelektrode 12.If, for example, the control electrode 11 is during a charging period been active (Q = "1"; Q = "O") and the pendulum 10 near this control electrode 11, then P = falls (p = while if in this case the pendulum 10 of the control electrode 11 is far, P = "O" (P = "1"). The same applies analogously to the case of the active control electrode 12th

Bei der nächsten Ladeperiode muß das Pendel 10 wieder in die Nullstellung zurückbewegt werden, wozu das Signal am Eingang D des Flip-Flops 31 sich auf dem richtigen, logischen Zustand befinden muß, und zwar vor Eingang des Taktimpulses an dessen Eingang CP, wodurch der besagte logische Zustand auf das Signal am Ausgang Q des Flip-Flops 31 übertragen wird. Dies bedeutet, daß das dem Eingang D zugeführte Signal einer logischen "O" entsprechen muß, wenn O = "1", jedoch einer logischen "1", wenn 0 = "O"; es muß also der logischen Gleichung D = PQ + PQ entsprechen, welche sich mit obigen, logischen Gleichungen für f und P folgendermabasen umformen läßt: D = (Q# ++ Q #) Q + (Q @+Q0') . Q = (Q + Q# =o, Diesen Bedingungen trägt das exklusive NOR-Gatter zwischen Komparator 30 und dem Eingang D des Flip-Flops31 Rechnung, wobei der zweite Eingang des exklusiven NOR-Gatters an den Ausgang Q des Flip-Flops 31 angeschlossen ist. During the next charging period, the pendulum 10 must again be in the zero position be moved back, including the signal at input D of the flip-flop 31 on the must be in the correct, logical state before the clock pulse is received at its input CP, whereby the said logic state is applied to the signal at the output Q of the flip-flop 31 is transmitted. This means that the input D is supplied signal must correspond to a logical "O" if O = "1", but to a logical "1" if 0 = "O"; it must therefore correspond to the logical equation D = PQ + PQ, which with the above, logical equations for f and P can be transformed as follows: D = (Q # ++ Q #) Q + (Q @ + Q0 '). Q = (Q + Q # = o, This carries these conditions exclusive NOR gate between comparator 30 and input D of flip-flop31 calculation, the second input of the exclusive NOR gate being connected to the Q output of the flip-flop 31 is connected.

Ist beispielsweise bei einer Ladeperiode die Stellelektrode 11 aktiv gewesen und das Pendel 10 nahe dieser Stellelektrode 11 (Q = "1"; Q = "O"; P = "1"; P = "O"), dann gibt das exklusive NOR-Gatter gemäß der Funktionstabelle nach Fig. 4 das logische Signal "O" (A = Q = 11011 und B = P = "1", so daß C = D = "O") ab, so daß bei der nächsten Ladeperiode die Stellelektrode 12 aktiviert und der Kondensator C2 aufgeladen wird, da Q = "O", Q = "1", CR2 = "O" und CR1 = "1" werden. Analog steuert das exklusive NOR-Gatter im Verein mit dem Flip-Flop 31 und den den Ausgängen Q sowie Q desselben nachgeschalteten NOR-Gattern die Stellelektroden 11 und 12 bei den restlichen Zuständen gemäß Tabelle I.If, for example, the control electrode 11 is active during a charging period been and the pendulum 10 near this control electrode 11 (Q = "1"; Q = "O"; P = "1"; P = "O"), then the exclusive NOR gate according to the function table according to FIG. 4 the logic signal "O" (A = Q = 11011 and B = P = "1", so that C = D = "O") from, so that during the next charging period the control electrode 12 is activated and the capacitor C2 is charged because Q = "O", Q = "1", CR2 = "O" and CR1 = "1". Analogue controls the exclusive NOR gate in conjunction with the flip-flop 31 and the outputs Q and Q of the same downstream NOR gates the control electrodes 11 and 12 at the remaining states according to Table I.

Gemeinsame Modus-Fehler für diese Schaltungsausgestaltung sollten klein sein, weil der Signalfluß durch gemeinsame Elemente geht, abgesehen von den Kondensatoren C1 und C2, bei denen es sich um stabile NPO-Kondensatoren handelt. Die Verknüpfung der Kondensatoren C1 und C2 liegt virtuell an Erde, so daß Streuungen zur Erde die Verstärkungsstabilität des Dämpfungsfaktors K nicht beeintrWchtigen. Common mode errors for this circuit design should be be small because the signal flow goes through common elements apart from the Capacitors C1 and C2, which are stable NPO capacitors acts. The connection of the capacitors C1 and C2 is virtually to earth, see above that scatter to earth does not affect the gain stability of the damping factor K. affect.

Die in Fig. 3 unteren beiden Gatter geben über den jeweils zugehörigen Puffer-Inverter ein Signal COIwIP bzw. The lower two gates in Fig. 3 give over the respective associated Buffer inverter a signal COIwIP resp.

70nR ab, welches das gepufferte Signal am Ausgang Q bzw. Q des Flip-Flops 31 darstellt und zur Steuerungskompensation in das Stromabgriffwiderstandsnetzwerk sowie zur Variation der Bezugsgleichspannung IN am Komparator 30 für die Gewährleistung einer Durchschnittsnullstellung des Pendels 10 unter Last dient.70nR, which is the buffered signal at the output Q or Q of the flip-flop 31 and for control compensation in the power tap resistor network and to vary the DC reference voltage IN at the comparator 30 for the guarantee an average zero position of the pendulum 10 is used under load.

Claims

Claims electrostatic accelerometer with an in acceleration pendulum deflectable from the zero position along a specific measuring axis, with Encoders for the delivery of a corresponding pendulum swing from the zero position Signal and with two capacitive adjusting electrodes arranged on both sides of the pendulum to return the pendulum to the zero position, thereby g e -k e n n n z e i c h n e t that the control electrodes c, I and 12) interact with the pendulum (10) at the same time as a transmitter for the output of the respective pendulum deflection from the zero position corresponding signal are provided in terms of direction and amplitude.

2. Accelerometer according to claim 1, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that the pendulum (10) consists entirely of conductive material.

3. Accelerometer according to claim 1 or 2, characterized g e k e n It is nz e i c h n e t that the pendulum (10) is a flexible joint formed by a constriction (14) to enable the pendulum movements.

4. Accelerometer according to claim 1, 2 or 3, characterized g e k It is noted that the pendulum (10) is arranged in a gas-tight space.

5. Accelerometer according to claim 1, 2, 3 or 4, g e k e n n marked by a protective electrode (13) to shield the pendulum (10) against scattered signals, with protective electrode (13) and pendulum (10) on the same Potential.

6. Accelerometer according to one of claims 1 to 5, characterized it is noted that the two control electrodes (11 and 12) are used for feedback of the pendulum (10) in the zero position by charging the one resp.

the other control electrode (11 or 12) each with a constant current source (21 or 21 ') are connectable.

7 zu zea accelerometer according to claim 6, g e k e n n -z e i c h n e t by a differential amplifier (23) high gain with two Inputs, a reference DC voltage source (20) and a resistor (22), wherein the first input of the differential amplifier (23) with the pendulum (10) and the second Input of the differential amplifier (23) with the reference DC voltage source (20) is connected as well as the resistor (22) between earth and the first input of the Differential amplifier (23) is so that the differential amplifier (23) between a potential difference between the two inputs by means of the constant current sources (21, 21 ') can maintain zero.

8. Accelerometer according to claim 6 or 7, g e -k e n n z e i c h n e t by a transmitter circuit (16) for comparing the charge on each control electrode (11 resp.

12) with a DC reference voltage (KVo) and output one of the direction of the respective pendulum deflection from the zero position corresponding signal.

9. Accelerometer according to claim 8, characterized in that it is -k e n nz e i c h n e t that the transmitter circuit (16) has a comparator (30) for the periodic Comparison of the potentials at the control electrodes (11 and 12) with the DC reference voltage (KV0) and output one of the direction of the respective pendulum deflection from the zero position appropriate Has signal.

10. Accelerometer according to claim 9, characterized in that g e -k e n n z E i c h n e t that the one signal corresponding to the amplitude of the respective pendulum swing emitting from the zero position, with an input at the reference DC voltage (ovo) lying comparator (30) with the second input at the junction point of two Capacitors (C1 and C2) are connected, each with the one or the other conductive control electrode (11 or 12) are connected.

11. Accelerometer according to one of claims 6 to 10, g e k It is indicated by a switching logic (17) for the selection of the feedback of the pendulum (10) to the zero position, the setting electrode to be charged (11 or 12).

12. An accelerometer according to claim 11 in conjunction with claim 9 or 10, characterized in that the switching logic (17) to the Comparator (30) is connected to the application of its signal.

13. Accelerometer according to claim 11 or 12, g e -k e n n z e i c h n e t by such a configuration of the switching logic (17) that this one first output period for feeding back all electrical circuit elements a reference potential and a second charging period for charging the selected ones Adjusting electrode (11 or 12) guaranteed.